科学者たちは、アンティキティラメカニズムの歯車の働きをモデル化しました

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科学者たちは、アンティキティラメカニズムの歯車の働きをモデル化しました
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Anonim
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科学者たちは、1世紀以上前にイオニア海の難破船の残骸の中で発見された、天体の動きを計算するための古代の装置であるアンティキティラメカニズムの前にある歯車のシステムの構造を発見しました。惑星のシノディック期間と地球の年の長さの比率がどのように計算されたかを決定した後、研究者たちは部品の関係とメカニズムの動作を実証するコンピューターモデルを構築しました。これは、ScientificReportsの記事で報告されています。

アンティキティラメカニズムは、1902年にギリシャの考古学者ヴァレリオスステイスによって、アンティキティラ島(アンティキティラ)の沖合にあるローマの船の難破船から回収された発見物を研究しているときに発見されました。腐食によって損傷し、海底堆積物で覆われたブロンズの物体は、もともと彫像の断片と見なされていましたが、調査の結果、スティスはそれらの中にメカニズムが残っていることを認識しました。これらの断片から、そしてパラペグマ(古代ギリシャ暦)からの抜粋である生き残った碑文から、科学者はこの発見を天文学的な装置として特定しました。

メカニズムから、30の歯車の断片を含むさまざまなサイズの82の断片が生き残っています。 20世紀半ばに、彼らのX線研究が最初に行われ、科学者はデバイス内の部品の関係についてのアイデアを得て、その外観を再構築し、おおよその年代測定を行うことができました。現在、約33.0×18.0×9.0センチメートルのメカニズムには、複雑な手動歯車システムが含まれていることが確認されています。矢印と目盛り付きの文字盤は、フロントパネルとバックパネルにありました。本体は明らかに木でできていて、部品は青銅合金でできていました。文字盤のパネルはテキスト付きのブロンズプレートで覆われており、その特徴により、紀元前2世紀の終わり頃にデバイスの日付を記入することができました。このテキストには、アンティキティラメカニズムを使用するための指示が含まれていました。

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研究で使用されたアンティキティラムーブメントの一部:フロントダイヤルムーブメントの断片。フロントパネルとカバーからのテキストの断片。裏表紙のテキストの断片

2006年に、科学者たちは、背面パネルに配置されたスパイラルスケールを備えた2つのダイヤルで手の動きを制御するデバイスの部分を再構築しました。上部の文字盤には、メトンとカリプスの太陰太陽暦の周期が表示され、月の月の長さと太陽年が一致していました。下の文字盤には、223月のサロス日食の周期と、3つのサロス周期を持つ追加の円形スケール(いわゆるエクセリグモ)が含まれていました。これは、整数の日数が含まれているという点で便利でした。これらの文字盤は、月食と日食、およびオリンピック、ピティアン、ネミア、イストミア大祭などのギリシャ四大大会の日付を計算するために使用されました。また、ドドナ島とロードス島での試合の時間を計算することもできます。ロードス島は、アンティキティラメカニズムの製造に最も適した場所と考えられています。

一方、ムーブメントの前面とそれによって制御される文字盤の詳細な再構築は、深刻な損傷のために長い間困難でした。 2018年には、改良された技術を使用して実施されたX線トモグラフィーにより、一部の詳細の構成を明確にし、以前は解釈に反していた碑文を読み取ることが可能になりました。

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アンティキティラメカニズムの碑文。 (a)前面:ブロンズカバーの破片と文字盤パネルの再構成に関するテキスト。裏側:文字盤とテキスト付きの表紙の断片を使用したパネルの再構築。 (b)金星の場合は462、土星の場合は442の番号が付いた表紙の碑文。 (c)裏表紙の碑文:デバイスのフロントパネルにある惑星系を説明する指示の断片

調査結果は、トニーフリースが率いるユニバーシティカレッジロンドンの研究者グループによって分析されました。フロントパネルのブロンズコーティングに適用された碑文を解読し、惑星のシノディックサイクルのパラメーターを説明するとき、科学者はこれまで遭遇したことのない数字を特定しました。金星の動きの計算に捧げられたテキストの断片には、番号462が存在し、土星の動きに関するパッセージには番号442が含まれていました。研究者は、それぞれがシノディックをリンクするサイクルの一部であると示唆しました。惑星の期間、つまり、太陽との2つの連続した結合の間の時間、および地球の年の期間。

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プラトンの対話「パルメニデス」で説明されている方法を使用して、惑星のシノディック期間と地球の年の長さの関係を見つける

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フロントダイヤルの天体の動きを示す歯車の歯数の計算

このような関係の最も単純な例は、金星が約584日の5つのシノディック期間を通過する8年周期です。しかし、このサイクルは不正確であり、古代バビロンの天文学者はすでに異なる比率を知っていました:1151年の金星の720のシノディック期間。どうやら、バビロニア人は、8年周期で与えられる観測された誤差に基づいて、数学的にこの比率を取得しました。しかし、ヘレニズム時代の天文学者にも知られているこの長いサイクルは、1151番が単純であり、デバイスの作成者が1151歯の歯車を必要とするため、アンティキティラメカニズムでは機械的に実現できませんでした。しかし、Frithと同僚が発見したように、メカニズムの作成者は、金星サイクルの異なる比率を発見しました。462年間で289のシノディック期間です。両方の数が素因数に分解され、適度な数の歯を持つコンパクトな歯車が可能になります。これらの63歯の歯車の1つは生き残り、マイクロフォーカスX線画像によって検出されました。

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歯車機構の主要構造要素の再構築。メインドライブホイールには穴のある4つのスポークがあり、63歯のギア、および長方形と円形のプレートにしっかりと接続されています。

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太陽の歯車機構の要素の再構築(a)、ドラゴンポインターによる月周回軌道のノード(b)、金星(c)、水星(d)

同様に、土星の動きの説明の442という数字は、427のシノディック期間の完全な通過に必要な地球の年数であることが判明しました。科学者たちは、古代の天文学者がプラトンのパルメニデスの対話で説明されている手法を使用して周期を計算することを提案しました。有理数p / qおよびr / sが特定の量の過小評価および過大評価された推定値を表し、条件p / q <θ<r / sを満たすとします。その場合、それらの間の最初の近似は(p + r)/(q + s)になります。過小評価されていると仮定すると、過大評価と組み合わされ、より正確な組み合わせ(p + 2r)/(q + 2s)が得られ、θに近づきます。

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a-e:上部惑星(火星、木星、土星)の動きを表示するための歯車機構の詳細の再構築。 f-メカニズムのすべての要素のシーケンスを示すモデル

この方法を使用して古代の天動説の一部であった他の惑星の周期を計算した後、研究者たちは歯車の装置を再構築し、その助けを借りて天体の動きをフロントダイヤルに表示しました。

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アンティキティラムーブメントのフロントダイヤルの再構築。中心-地球、中心から端まで:フェーズの指定と黄道帯​​の日を示す矢印の付いた月。水星、金星、太陽、黄道帯スケールの日インジケーター付き。火星;木星;土星;干支スケール;エジプトの太陽暦のスケール。長い矢印-架空のドラコニックポインター。矢印は月軌道の昇交点を示し、尾は降交点を示します

背面のテキストの断片と、後の(7世紀から16世紀までの)天動説の宇宙の画像に基づいて、Frithと彼の同僚は、フロントパネルの文字盤上の惑星の動きを示唆しました。矢印ではなく、回転する同心リングを使用して表示されました。天体の位置は、半貴石の象眼細工でマークすることができます。これは、占星術のパピルスに反映されている古代末期の伝統によって間接的に示されています。再構築により、太陰太陽暦の日を示す太陽と月のみの矢印と、月周回軌道の昇順と降順のノードを示す架空の「ドラゴンポインター」が提供されます。

コンピューターモデルは、アンティキティラメカニズムの前面が、天体の黄道経度、月の満ち欠け、惑星の相相を計算できることを示しています。著者は、モデルがメカニズムの残骸に保存されている十分な量の証拠によってまだサポートされていないことを認めています。しかし、惑星の周期を計算するときに明らかにされた設計オプションの数の厳格な制限は、後部パネルの以前の再構築を補足した古代の天文計算機の提案されたモデルを支持するかもしれません。

以前、科学者たちはバビロンから紀元前4〜1世紀の天文楔形文字の錠剤で発見し、後に数学的分析の基礎の1つとなった方法を使用して計算し、アンティキティラの難破船の場所で新しい発見を報告しました。

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